СПОСОБ АДСОРБЦИОННОЙ ОЧИСТКИ НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 2025 года по МПК C02F1/28 B01J20/16 

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности, а именно к способам очистки нефтесодержащих сточных вод, и может быть использовано при утилизации промышленных стоков.

Известен способ комплексной очистки сточных вод, содержащих нефтепродукты, масла, поверхностно-активные вещества, тяжелые металлы (патент РФ 2784984, 2022). Способ включает фильтрацию сточных вод через слой модифицированного гидролизного лигнина, дополнительную фильтрацию через слой гранулированного брусита.

Недостатками способа являются низкая величина нефтепоглощения при значительном водопоглощении и вторичное загрязнение воды органическими веществами лигноуглеводного комплекса.

Известен способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов, нефтепродуктов и сульфатов (патент РФ 2800434, 2023). Способ характеризуется фильтрованием через сорбент с предварительным воздействием ионизирующего излучения на сорбент. В качестве сорбента используют измельченный хлоритовый щебень, который подвергают электронно-лучевой обработке при различных значениях поглощенной дозы. В результате такой обработки увеличивают концентрацию активных центров на поверхности щебня, что приводит к возможности одновременной сорбции ионов тяжелых металлов, растворенных нефтепродуктов, сульфатов и обеззараживанию воды. При этом емкость щебня по ионам тяжелых металлов составляет от 0,91 до 1,03 мг/г, по растворенным нефтепродуктам от 0,61 до 0,63 мг/г, по сульфатам - 0,72-0,74 мг/г.

Недостатком способа является низкая нефтеемкость применяемого сорбента.

Наиболее близким, по сути, является способ очистки сточных вод с применением наноструктурированных сорбентов на основе шунгита, цеолита и каменного угля (патент РФ 27963007, 2023). Способ включает стадию предварительной очистки сточной воды от механических загрязнений и стадию глубокой очистки от нефтепродуктов. Стадия глубокой очистки включает в себя определение концентрации загрязнителя, загрузку сорбента в концентрации, превосходящей в 10-30 раз по массе концентрацию загрязнителя, механическое перемешивание сорбента и очищаемой воды в камере сорбции и механическое отделение частиц на выходе из системы очистки. Наноструктурированные сорбенты представлены фракцией с максимальным поперечным размером от 1/10 до 1 размера наименьших частиц нефтепродукта загрязнителя.

К недостаткам данного способа следует отнести: сравнительно невысокую степень очистки сточных вод от нежелательных примесей; использование сорбента с частицами размером от 1/10 до 1 размера наименьших частиц нефтепродукта загрязнителя, что вызывает ряд технологических трудностей, например, осложняет процесс отделения сорбента.

Технический результат - повышение качества очистки нефтесодержащих сточных вод за счет уменьшения содержания механических загрязнений и нефтепродуктов путем использования природного алюмосиликата опоки Каменноярского месторождения Астраханской области.

Он достигается тем, что известный способ, включающий стадию предварительной очистки от механических загрязнений и стадию глубокой очистки с предварительной подготовкой стока, заключающейся в определении концентрации загрязнителя, загрузку сорбента в концентрации, превышающей по массе концентрацию загрязнителя, механическое перемешивание сорбента и очищаемой воды в камере сорбции, механическое отделение частиц на выходе из системы очистки, механическое перемешивание осуществляют в течение 15 минут предварительно нагретой до 50°С очищаемой воды и предварительно высушенного в течение 45 минут при температуре 100°С сорбента, в виде частиц размером 5-8 мм, в концентрации, превышающей на 5% по массе концентрацию загрязнителя.

Способ осуществляют следующим образом.

Система очистки воды включает в себя трубопроводы подачи воды, входной отстойник, камеру сорбции, выходной механический фильтр. Входной отстойник осуществляет предварительную очистку воды от механических загрязнений. Трубопроводы подачи включают в себя систему оценки концентрации загрязнителей на основе динамического рассеяния света и пропускания света. Информация о концентрации загрязнителя используется в системе дозированной подачи сорбента, которая подает сорбент в камеру сорбции. Камера сорбции, в свою очередь, оснащена механической мешалкой, системой термостабилизации воды. Выходной механический фильтр может быть традиционным для данной отрасли.

Очищаемая вода поступает на стадию предварительной очистки от механических загрязнений в отстойнике. Вода характеризуется следующими показателями: температура 20-25°С, давление не более 0,15 МПа. Номинальный расход воды на установку - 165 м7 ч.

Затем осуществляют стадию глубокой очистки с предварительной подготовкой стока. Определяют концентрацию загрязнителя. Предварительно подготавливают сорбент - просушивают его при температуре 100°С в течение 45 минут, предварительно подогревают очищаемую воду до 50°С и подают ее в камеру сорбции.

В камере сорбции к очищаемой воде добавляют сорбент - природный алюмосиликат опоки Каменноярского месторождения Астраханской области - в виде частиц размером 5-8 мм, в концентрации, превышающей по массе концентрацию загрязнителя на 5% и перемешивают в течение 15 минут. Скорость протока воды составляет 2 мм/с, температуру жидкости в камере поддерживают на уровне 50°С.

Блок дозирования сорбента состоит из емкости и дискретного дозатора объемного дозирования (см. Интернет-ссылку http://stads.ru/obomdovanie/dozkovanie-sipuchix.htm). Производительность дозатора 300 доз/мин. Блок дозирования работает в постоянном режиме с использованием автоматических регуляторов. Расход сорбента регулируется в зависимости от расхода очищаемой воды с поправкой на качество очищаемой воды.

Затем очищаемая вода поступает на стадию механического отделения частиц на выходе из системы очистки.

Примеры осуществления способа

Пример 1

В лабораторных условиях очищаемая вода массой 252 г подвергалась предварительному отстаиванию в течение одного часа с последующим механическим отделением механических загрязнений.

Затем определяли концентрацию загрязнителя, предварительно подготавливали сорбент - просушивали его при температуре 100°С в течение 45 минут и предварительно подогревали очищаемую воду до 50°С.

Затем к очищаемой воде добавляли сорбент - природный алюмосиликат опоки Каменноярского месторождения Астраханской области - в виде частиц размером 5-8 мм, в концентрации, превышающей по массе концентрацию загрязнителя на 5% и перемешивали в течение 5 минут. Температуру очищаемой воды поддерживали на уровне 50°С.

Затем очищаемую воду пропускали через фильтр для механического отделения частиц. Очищенная вода собиралась в приемнике.

После очистки загрязненной воды снижалось количество взвешенных частиц на 83,4%, механических примесей на 50,0% и нефтепродуктов на 21,9%.

Пример 2

В лабораторных условиях очищаемая вода массой 252 г подвергалась предварительному отстаиванию в течение одного часа с последующим механическим отделением механических загрязнений.

Затем определяли концентрацию загрязнителя, предварительно подготавливали сорбент - просушивали его при температуре 100°С в течение 45 минут и предварительно подогревали очищаемую воду до 50°С.

Затем к очищаемой воде добавляли сорбент - природный алюмосиликат опоки Каменноярского месторождения Астраханской области - в виде частиц размером 5-8 мм, в концентрации, превышающей по массе концентрацию загрязнителя на 5% и перемешивали в течение 15 минут. Температуру очищаемой воды поддерживали на уровне 50°С.

Затем очищаемую воду пропускали через фильтр для механического отделения частиц. Очищенная вода собиралась в приемнике.

После очистки загрязненной воды снижалось количество взвешенных частиц на 89,7%, механических примесей на 58,3% и нефтепродуктов на 41,5%.

До и после адсорбции пробы очищаемой воды анализировали на такие показатели как прозрачность, кислотное число, карбонатная жесткость, остаточное количество нефтепродуктов и рН. Показатели образцов очищаемой воды представлены в таблице 1.

Из таблицы 1 видно, что предлагаемый способ по сравнению с известным способом позволяет существенно улучшить показатели качества очищаемой воды. Во всех случаях наблюдается увеличение прозрачности, снижение кислотного числа и содержание взвешенных частиц и нефтепродуктов.

Концентрация сорбента превышает по массе концентрацию загрязнителя на 5%. Введение сорбента в меньшем количестве является недостаточным для удаления загрязнителя. Увеличение количества сорбента не дает заметного улучшения результатов очистки.

В качестве сорбента в предлагаемом способе адсорбционной очистки нефтесодержащих сточных вод используют природный алюмосиликат опоки Каменноярского месторождения Астраханской области.

По сравнению с прототипом предлагаемый способ имеет ряд преимуществ.

Адсорбционная очистка контактным методом с механическим перемешиванием является наиболее эффективной, поскольку усиливается турбулентность потока и достигается улучшение взаимодействия между сорбентом и загрязнителем. При этом время перемешивания - 15 минут - способствует тому, что частицы загрязнителя полностью адсорбируются на активные центры природного алюмосиликата, а незначительное время контакта сорбента и загрязнителя снижает эффективность сорбции.

В процессе предварительной сушки сорбента молекулы воды испаряются и расширяют его поры, создавая пустоты в матрице сорбента. Таким образом, площадь поверхности, доступная для сорбции загрязнителя, увеличивается. Благодаря улучшенной пористой структуре и большему объему капилляров, сорбент эффективнее удерживает частицы загрязнителя.

Положительный эффект - предлагаемый способ позволяет повысить качественные характеристики очищаемой воды путем уменьшения содержания механических загрязнений и нефтепродуктов за счет использования отечественного и недорогостоящего природного алюмосиликата опоки Каменноярского месторождения Астраханской области.

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности, а именно к способам очистки нефтесодержащих сточных вод, и может быть использовано при утилизации промышленных стоков. Способ включает в себя стадии предварительной и глубокой очистки нефтесодержащих сточных вод от механических загрязнений и нефтепродуктов. Стадия глубокой очистки включает в себя определение концентрации загрязнителя, загрузку сорбента в концентрации, механическое перемешивание сорбента и очищаемой воды в камере сорбции и механическое отделение загрязнителя на выходе из системы очистки. Механическое перемешивание осуществляют в течение 15 мин предварительно нагретой до 50°С очищаемой воды и предварительно высушенного в течение 45 мин при температуре 100°С сорбента в концентрации, превышающей на 5% по массе концентрацию загрязнителя. В качестве сорбента используют природный алюмосиликат опоки Каменноярского месторождения Астраханской области в виде частиц размером 5-8 мм. Технический результат - повышение качества очистки нефтесодержащих сточных вод за счет уменьшения содержания механических загрязнений и нефтепродуктов. 1 табл.

Способ адсорбционной очистки нефтесодержащих сточных вод, включающий в себя стадию предварительной очистки от механических загрязнений и стадию глубокой очистки с предварительной подготовкой стока, заключающейся в определении концентрации загрязнителя, загрузку сорбента в концентрации, превышающей по массе концентрацию загрязнителя, механическое перемешивание сорбента и очищаемой воды в камере сорбции, механическое отделение частиц на выходе из системы очистки, отличающийся тем, что механическое перемешивание осуществляют в течение 15 минут предварительно нагретой до 50 °С очищаемой воды и предварительно высушенного в течение 45 минут при температуре 100 °С сорбента в виде частиц размером 5-8 мм в концентрации, превышающей на 5 % по массе концентрацию загрязнителя, в качестве сорбента используют природный алюмосиликат опоки Каменноярского месторождения Астраханской области.